Способ дегазации расплавов материалов Советский патент 1978 года по МПК C22B9/02 

I

Изобретение относится к рафинированию металлов, в частности, к способам дегазации металлов в потоке путем воздействия колебаниями ультразвуковой частоты.

Известен ряд способов дегазации расплавов металлов, например, в вакууме, в электромагнитном поле, способы дегазации с вдуванием инертного газа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий ультразвуковую обработку расплавов материалов, причем расплав охлаждают до температуры затвердевания, а ультразвуковую обработку ведут при одновременном нагревании материала до температуры, соответствующей «предкристаллизационному периоду 1.

Недостатком этого способа является недостаточная эффективность процесса газовыделения за счет того, что вследствие большой вязкости расплава пузырьки газа всплывают очень медленно. Поэтому процесс дегазации остается частично незавершенным к моменту затвердевания расплава.

Целью предлагаемого способа является интенсификация процесса газовыделения.

Поставленная цель достигается тем, что на расплав воздействуют ультразвуком низкой частоты в 20-40 мГц в течение I-7 мин, а дальнейшую обработку ведут ультразвуком высокой частоты в 1-3 мГц.

Осуществляется предложенный способ следующим образом.

Подготовленный по химическому составу материал, например, расплав металла, охлаждают до температуры, при которой растворимость газов становится минимальной, например для металла - до температуры кристаллизации.

Из-за понижения растворимости 90- 95% газов интенсивно переходит из растворенного состояния в свободное. Часть газов удаляется ecTecTBeHfu.iM путем, другая же часть газов ие успевает всплыть из-за повышающейся вязкости, связанной с понижением температуры расплава. Оставшиеся газы удаляются за счет принудительного повышения температуры материала и одновременного возбуждення ультразвуковых колебани I в среде.

Повышение температуры расплава без воздействия ультразвука привело бы к тому, что часть газов всплыла бы, а часть - снова растворилась в расплаве. Для того, чтобы последнего не произошло, а также для иере5 вода остави1егося растворенного в раси. газа к сгюбодное состояние, возбуждают ультразвуковые низкочастотные колебания частотой в 20-40 кГц, одновременно с принудительным повышением температуры. При возбуждении низкочастотных ультразвуковых ко„1ебаний частотой 20-40 кГц пузырьки газа интенсивно осциллируют (совершают радиальные колебания) и диаметр их периодически то увеличивается, то уменьшается. Диффузия газа из расплава в пузырек при возрастании диаметра пузырька, в полупериод сжатия преобладает над диффузией газа из пузырька. Таким образом можно считать, что под действием низкочастотных ультразвуковых колебаний устанавливается односторонняя диффузия газа из расплава в газовые пузырьки. Достигнув определенных размеров. Тазовые пузырьки всплывают. Например, при условии активной кавитации и амплитуде колебаний излучателя А 15.мкм, время низкочастотной ультразвуковой дегазации расплава составит 5 мин. Затем производят обработку расплава высокочастотными ультразвуковыми колебаниями 1-3 мГц. При этом в расплаве образуются стационарные (не зависящие от времени) потоки или так называемые акустические эккартовские течения, возникаюш.ие при распространении золлимированного звукового пучка в ограниченном объеме жидкости. Эккартовские потоки интенсифицируют процесс дегазации за счет увеличения числа столкновений, объединений газовых пузырьков и ускорения их всплытия. Таким образом, охлаждение расплава до температуры затвердевания, последуюш,ий нагрев его до температуры предкристаллизационной области с одновременным воздействием низкочастотного ультразвукового поля 20-40 кГц в течение 1-7 мин и последующая обработка расплава в предкристаллизационном состоянии высокочастотным ультразвуковым полем 1-3 мГц создает условия для качественной подготовки расплава к затвердеванию. , Формула изобретения Способ дегазации расплавов материалов по авт. св. № 443084, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса газовыделения, на расплав воздействуют ультразвуком низкой частоты в 20-40 кГц в течение 1-7 мин, а дальнейшую обработку ведут ультразвуком низкой частоты в 1-3 мГц. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 443084, кл. С 22 В 9/02, 1972.